專利名稱：電子地理信息定位方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于給城市中的移動目標指明其所在的地理位置，并提供其它交通信息的方法及裝置，屬于電子地理信息定位的技術領域。
目前給移動中的汽車進行地理信息定位的方法主要是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)，該系統(tǒng)的工作方式是采用多顆衛(wèi)星同時向地面發(fā)送有關衛(wèi)星的位置、傾角和時間等信息，然后由地面接收系統(tǒng)將這些信息轉換為地面經(jīng)緯、高程、運動方向、速度、時間等有關數(shù)據(jù)，用于確定當前的位置。地面接收系統(tǒng)定位有兩種方式單點定位和差分定位。單點定位即由接收單元直接根據(jù)衛(wèi)星提供的信息，確定自己的位置。差分定位則是接收單元根據(jù)衛(wèi)星提供的信息，參考地面衛(wèi)星地球站提供的誤差信息，確定自己的位置。差分定位的方法定位精度高于單點定位方法。雖然GPS提供了一種定位的方法，但是，其應用在目前還有一些難以克服的問題，尤其是在我國，目前GPS定位還僅僅被用于一些特殊領域，還難以用于民用行業(yè)。其主要是由以下幾個方面的原因造成的首先，費用問題。目前的GPS接收機的價格較高，接收天線要求較高，一套一般精度的衛(wèi)星定位接收系統(tǒng)價格在2000元左右，民用行業(yè)難以接受。為獲得較高的精度，需采用差分定位方法，這需要投入巨額資金建設專門的衛(wèi)星地球站，目前我國這樣的地球站為數(shù)太少，短時間不可能解決。其次，我國無自己的定位衛(wèi)星，目前使用的是美國衛(wèi)星所提供的衛(wèi)星信息。由于美國對衛(wèi)星信息采用加密干擾技術，有意識的加大定位誤差，使得普通接收系統(tǒng)的定位精度在幾十米，甚至更差。一旦發(fā)生突發(fā)事件，很難保證能夠有效地使用這套系統(tǒng)。第三，對于地面移動目標，其運動方向和GPS誤差方向的一致性和相逆性以及方向夾角是隨機的，造成誤差的不確定性。第四，GPS提供大量信息，對普通車輛無實際意義，造成實際成本的浪費。
本發(fā)明的目的就是提供一種成本低可靠性高、定位準的給地面移動目標提供定位信息和其它有關交通信息的電子地理信息定位方法及裝置。
本發(fā)明的電子地理信息定位方法是采用多臺小功率信息發(fā)射機和縱橫結構的網(wǎng)絡布局對地面區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，在每一個被劃分的網(wǎng)格內設置一臺信息發(fā)射機(1)不斷地發(fā)射信息代碼對該信息發(fā)射機所處的地理位置進行定標；接收機在某一個網(wǎng)格內接收該網(wǎng)格內信息發(fā)射機發(fā)射的信息，將獲得的該信息接收機所處網(wǎng)格的地理位置的“X”及“Y”坐標和各種提示顯示在顯示器上。信息發(fā)射機發(fā)出的信息代碼由五段組成，即城市代碼、分區(qū)代碼、位置的“X”坐標代碼、位置的“Y”坐標代碼、擴展代碼，將該五段代碼存入信息發(fā)射機中的編碼電路芯片。
對城市地面進行網(wǎng)格劃分時，采用兩級網(wǎng)格結構，即大網(wǎng)格將城市分成若干區(qū)，然后在每個區(qū)內再分小網(wǎng)格，在每個小網(wǎng)格內設置一臺信息發(fā)射機。其中城市代碼表示移動目標所處的城市，分區(qū)代碼表示移動目標所處城市中的某個區(qū)(大網(wǎng)格)的位置，位置的X坐標代碼和位置的Y坐標代碼表示移動目標所在的小網(wǎng)格中的具體位置，擴展代碼用于表示一些特殊信息，比如單行線、禁區(qū)等。為了保證定位的準確性以及不干擾城市的通訊電波，地理信息發(fā)射機為小功率的發(fā)射機，其發(fā)射半徑一般不大于100米，小網(wǎng)格的間距大于地理信息發(fā)射機的發(fā)射覆蓋半徑的2倍。地理信息定位裝置由信息發(fā)射部分和信息接收部分所組成，信息發(fā)射部分的信息發(fā)射機由編碼電路、緩沖電路、調制發(fā)射電路所組成，編碼電路的輸出端即電路U1的“10”腳與緩沖電路中的三極管T1的基極相接，緩沖電路的輸出端即三極管T1的集電極與調制發(fā)射電路的輸入端即集成電路U2的“3”腳相接，調制電路U2的發(fā)射端為集成電路U2的“9”腳。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1．結構簡單可批量生產，安裝容易，價格低廉。首先，這套系統(tǒng)采用低功率發(fā)射裝置，使用集成電路構成發(fā)射機的主體，電路結構簡潔，安裝調試簡單，性能穩(wěn)定，易于批量生產，其成本相當于一臺普通半導體收音機的價格。對于一個面積約100平方公里的大型城市，如果以60米為網(wǎng)格間距，則將有大約22500個網(wǎng)格格點?？紤]到城市的不規(guī)則性，同時考慮到城市的大部分面積為建筑物。所需布點的位置應在道路沿線、橋梁、關卡、重要目標或其他需要定位的地點，其布點的總數(shù)不會超過總網(wǎng)格格點的10％。所以，所需發(fā)射機數(shù)約為2000個，假設發(fā)射機的價格為50元(這是高估的價格)，投資總額10萬元，相當于50個GPS接收機的價格。實際上，這是一個相當大的城市，而且定位精度很高(誤差≤20米)。對于中大規(guī)模的城市，定位間隔200米左右的要求(實際上，民用行業(yè)這個精度已足夠，并且其定位精度仍可小于等于20米)，其投資將在幾萬元。另一方面，與之配套的接收機因不需要復雜的解碼運算，結構也相當簡單，其復雜程度也與普通收音機相當，其成本很小。這些都使該系統(tǒng)易于與民用行業(yè)所接受，易于推廣應用。由于電路簡單，發(fā)射機的大小與普通的半導體收音機相仿，并且沒有其他的外部環(huán)境要求，布網(wǎng)安裝非常簡單，不需專門技術。
2．定位精度高。采用小功率發(fā)射機，不但降低了成本，也減小了同頻干擾的影響，另一方面提高了定位精度。我們設計發(fā)射機的信號覆蓋半徑一般小于50米，我們認為30米左右比較合適。如果布點安裝合適，可以使移動目標近似沿半徑方向指向圓心，即發(fā)射機所在位置運動。并且不論從哪個方向進入發(fā)射覆蓋區(qū)域，其方向總是指向發(fā)射中心。在城市，正常情況下，車輛的運行速度約為40公里/小時，每秒約運行11米，如果從收到地理信息到解碼完成需1秒的話，則此時車輛離發(fā)射點距離小于20米。如果該系統(tǒng)用于車載電子地圖，則地圖顯示其位置時，將正好位于發(fā)射中心。利用這樣的原理，提高了定位精度。
3．由于地理信息數(shù)據(jù)中包含有城市或地區(qū)代碼，容易建立全國性的定位網(wǎng)絡。當被盜或被劫車輛進入另一個城市時，發(fā)送到原城市的信息中將包含該車輛當前所在城市及位置，便于偵破案件。
4．這套系統(tǒng)是一個廉價的平臺，易于在此平臺上開發(fā)出多種電子產品。由于地理信息數(shù)據(jù)結構簡單，容易與其他電子設備接口，為多種電子設備所利用。例如，車載接收機加上電子地圖的運算顯示部分，就成為廉價的車載電子地圖，如果再對數(shù)據(jù)結構中的擴展代碼加以定義，則又可以成為車輛導航系統(tǒng)；汽車防劫、防盜系統(tǒng)，車載接收機加上車輛狀態(tài)信息發(fā)送裝置即可實現(xiàn)報警中心控制，等等。由于基礎投資和應用設備投資都比較便宜。因此，與應用其他定位系統(tǒng)作為平臺，且其他條件相同時比較，使用此系統(tǒng)作為平臺，其經(jīng)濟效益將大大提高。
5．由于發(fā)射功率小，為毫瓦級，不會造成空間無線電污染。


圖1是本發(fā)明網(wǎng)格劃分及信息發(fā)射機、接收機的布局示意圖。
圖2是本發(fā)明信息發(fā)射機的結構框圖，圖3是信息發(fā)射機的電原理圖。
圖4是本發(fā)明接收機的結構框圖，圖5是接收機的電原理圖。
本發(fā)明的實施方案如下
地理信息發(fā)射機采用小功率的發(fā)射機，發(fā)射頻率為36MHZ，(該頻點可根據(jù)需要另選)發(fā)射半徑為30米，該信息發(fā)射機1由編碼電路1-1、緩沖電路1-2、調制發(fā)射電路1-3所組成，編碼電路1-1主要由集成電路U1及其外圍電路組成，集成電路U1采用編碼集成電路“MC68HC05K1”，其輸出端為該集成電路的“10”腳，該輸出端通過電阻R3與緩沖電路中晶體管T1的基極相接，緩沖電路1-2主要由晶體管T1及其外圍電路所組成，該緩沖電路的輸入端為晶體管T1的基極，輸出端為晶體管T1的集電極。調制發(fā)射電路1-3主要由集成電路U2及其外圍電路所組成，集成電路U2的型號為“MC2833”，調制發(fā)射電路1-3的輸入端為集成電路U2的“3”腳，輸出端為集成電路U2的“9”腳，該集成電路U2的輸出端與互感器T直接相接，互感器T的另一端接發(fā)射天線。在該發(fā)射機工作時，可事先將編碼信息存入編碼電路1-1，也可通過其它控制設備和線路隨時傳送需發(fā)出的編碼信息。在編碼電路中其存貯的信息共分五個段，第一段為城市代碼，即將全國各主要城市用編碼代替，每一個城市對應一組代碼，使用者在收到第一組代碼后，就知道自己處在哪一個城市。第二段為區(qū)域代碼(大網(wǎng)格的代碼)即把城市的整個地面分成若干幾個大的區(qū)域，使用者收到第二段代碼后，就可以知道自己處該城市的哪個區(qū)域。第三段、第四段為小網(wǎng)格即城市中某點X坐標、Y坐標的具體代碼，使用者收到該代碼后，就可以知道自己處在城市的具體準確的地點。第五段為擴展代碼，主要指示該路段是否是禁區(qū)，是否是平行道，是否是限時通行等，使用者在接到該代碼后就可以知道該路段的通行情況。
信息接收機2由接收解調電路2-1、微處理器2-2、顯示電路2-3所組成，接收解調電路2-1主要包括天線AN、電感L1、L2、電容C18、C16、C2、C3、集成電路U3及其外圍電路所組成，集成電路U3采用的型號為“MC3367”。微處理器2-2主要由集成電路U4及其外圍電路所組成，集成電路U4采用的型號為“MC86HC05K”。顯示電路2-3由集成電路U5組成，集成電路U5采用的是驅動、顯示一體化的集成電路，其型號為“TH162A”。接收天線AN通過電容C16與集成電路U3的輸入端即U3的“3”腳相接，U3的輸出端即U3的“15”腳直接與微處理器、U4的輸入端即U4的“2”腳相接，U4的“1.3～12”腳直接與顯示電路U5的“4、5、7～14”腳相接，信息接收機的顯示部分可根據(jù)需要配置不同功能的顯示器，例如車載接收機加上電子地圖的解碼部分，就可以形成廉價的車載電子地圖，可在地圖上明確指出該車目前所處的具體道路上的位置。如果再對第五段的擴展代碼進一步的定義，如指明前方的道路狀況即是否堵車，能否暢通等，就可以成為車輛的導航器，如果信息接收機的顯示部分直接用數(shù)碼顯示，則使用者可根據(jù)數(shù)據(jù)代碼本對照顯示器上的五段代碼，分別獲得五段代碼的全部信息。
利用該裝置其定位安裝的方法是用縱橫結構的網(wǎng)格布局對城市地面的區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，按實際需要被劃分的網(wǎng)格內設置一臺小功率的信息發(fā)射機，不斷地發(fā)射5段信息代碼，對該機所處的位置進行定標和其它有關該路段交通信息的提示。在網(wǎng)格劃分上，根據(jù)城市街道的實際情況，將地理信息發(fā)射機安置在網(wǎng)格上的街道上，而非街道部分的網(wǎng)格上不安置該發(fā)射機，網(wǎng)格間隔大于發(fā)射機發(fā)射覆蓋半徑的2倍，對于精度誤差要求小于20米的系統(tǒng)，其網(wǎng)格的間隔一般不大于200米即可。
權利要求
1．一種電子地理信息定位方法，其特征在于采用多臺小功率信息發(fā)射機(1)和縱橫結構的網(wǎng)絡布局對地面區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，在每一個被劃分的網(wǎng)格(3)內設置一臺信息發(fā)射機(1)不斷地發(fā)射信息代碼對該信息發(fā)射機(1)所處的地理位置進行定標；接收機(2)在某一個網(wǎng)格(3)內接收該網(wǎng)格(3)內信息發(fā)射機(1)發(fā)射的信息，將獲得的該信息接收機(2)所處網(wǎng)格的地理位置的“X”及“Y”坐標和各種提示顯示在顯示器(2-4)上。
2．一種地理信息定位裝置由信息發(fā)射部分和信息接收部分所組成，其特征在于信息發(fā)射部分的信息發(fā)射機(1)由編碼電路(1-1)、緩沖電路(1-2)、調制發(fā)射電路(1-3)所組成，編碼電路(1-1)的輸出端即電路U1的“10”腳與緩沖電路(1-2)中的三極管T1的基極相接，緩沖電路(1-2)的輸出端即三極管T1的集電極與調制發(fā)射電路(1-3)的輸入端即集成電路U2的“3”腳相接，調制電路U2的發(fā)射端為集成電路U2的“9”腳。
3．根據(jù)權利要求1所述的電子地理信息定位方法，其特征在于信息發(fā)射機(1)發(fā)出的信息代碼由五段組成，即城市代碼、分區(qū)代碼、位置的“X”坐標代碼、位置的“Y”坐標代碼、擴展代碼，將該五段代碼存入信息發(fā)射機中的編碼電路芯片。
4．根據(jù)權利要求1或3所述的電子地理信息定位方法，其特征在于對城市地面進行網(wǎng)格劃分時，采用兩級網(wǎng)格結構，即大網(wǎng)格將城市分成若干區(qū)，然后在每個區(qū)內再分小網(wǎng)格，在每個小網(wǎng)格內設置一臺信息發(fā)射機(1)。
5．根據(jù)權利要求1或3所述的電子地理信息定位方法，其特征在于地理信息發(fā)射機為小功率的發(fā)射機，其發(fā)射半徑一般不大于100米，小網(wǎng)格的間距大于地理信息發(fā)射機的發(fā)射覆蓋半徑的2倍。
6．根據(jù)權利要求2所述的電子地理信息定位裝置，其特征在于接收機(2)由接收解調電路(2-1)，微處理器(2-2)、顯示電路(2-3)組成，接收解調電路(2-1)的輸出端即集成電路U3的“15腳”直接與微處理器U4的“2”腳相接，微處理器(2-2)的輸出端即集成電路U4的“1.3～12”腳直接與顯示電路(2-3)即集成電路U5的“4、5、7～14”腳相接。
全文摘要
電子地理信息定位方法及裝置是一種用于給城市中的移動目標指明其所在的地理位置并提供其它交通信息的方法及裝置,其方法是采用多臺小功率信息發(fā)射機和縱橫結構的網(wǎng)絡布局對地面區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,在被劃分的網(wǎng)格內設置一臺信息發(fā)射機,不斷地發(fā)射信息代碼對該信息發(fā)射機所處的地理位置進行定標,接收機在某一個網(wǎng)格內接收該網(wǎng)格內信息發(fā)射機發(fā)射的信息,獲得該信息接收機所處網(wǎng)格地理位置的X和Y坐標及各種提示并顯示在顯示器上。
文檔編號G01S13/00GK1222680SQ9811162
公開日1999年7月14日 申請日期1998年12月21日 優(yōu)先權日1998年12月21日
發(fā)明者李偉華, 殷剛毅 申請人:東南大學